(57)【要約】  ナノ突起の形成方法及び該方法によって形成されたナノ突起表面を有する母材に関するものであり、ナノマスク（ｍａｓｋ）を用いることなく、酸溶液によるウェットエッチング工程を用いて、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有するナノ突起を有する反射防止層、及び／又は数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成することを特徴とする。
2019526520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材（ガラス又はポリマーフィルム基板）の表面に突起を形成する方法であって、
ウェットエッチングで前記母材の表面にナノ突起を形成するステップを含むが、
前記ウェットエッチングの前に母材の表面にマスクなどの選択的エッチング抵抗手段を形成する事前ステップ及び前記ウェットエッチングの後に前記マスクなどの選択的エッチング抵抗手段を除去する事後除去ステップを有さないことを特徴とする突起の形成方法。
【請求項２】
前記突起を形成するステップは、
酸溶液を用いたウェットエッチングで数十ｎｍ〜数μｍの幅の突起を有する防眩層を形成するか、又は酸溶液を用いたウェットエッチングで数ｎｍ〜数十ｎｍの幅の突起を有する反射防止層を形成するステップを含む請求項１に記載の突起の形成方法。
【請求項３】
前記防眩層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ素系の酸及び硝酸を含むことを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項４】
前記反射防止層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ素系の酸を含むことを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項５】
前記防眩層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ化水素及び硝酸を含むが、
フッ化アンモニウム、リン酸、塩酸のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項６】
前記反射防止層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ化水素を含むが、
フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項７】
前記酸溶液中のフッ化水素の含量は、１０重量％以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の突起の形成方法。
【請求項８】
前記酸溶液中の硝酸の含量は、１０重量％以上２５重量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の突起の形成方法。
【請求項９】
前記酸溶液に硝酸が含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする請求項６に記載の突起の形成方法。
【請求項１０】
前記酸溶液にフッ化アンモニウムが含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の突起の形成方法。
【請求項１１】
前記酸溶液にリン酸が含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の突起の形成方法。
【請求項１２】
前記酸溶液に塩酸が含まれる場合、
その含量は、１０重量％以下であることを特徴とする請求項５に記載の突起の形成方法。
【請求項１３】
前記酸溶液に塩酸が含まれる場合、その含量は、１０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とする請求項６に記載の突起の形成方法。
【請求項１４】
前記防眩層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸及び水を含むが、
前記酸溶液１００重量％への各成分の含量は、
前記フッ化水素は１０重量％以下、前記フッ化アンモニウムは５重量％以下、
前記硝酸は１０重量％以上２５重量％以下、
前記リン酸は５重量％以下、
前記塩酸は１０重量％以下であり、且つ、残余が前記水であることを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項１５】
前記反射防止層を形成する場合、前記酸溶液は、
フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸及び水を含むが、
前記酸溶液１００重量％への各成分の含量は、
前記フッ化水素は１０重量％以下、前記フッ化アンモニウムは５重量％以下、前記硝酸は５重量％以下、前記リン酸は５重量％以下、前記塩酸は１０重量％以上４０重量％以下であり、且つ、残余が水であることを特徴とする請求項２に記載の突起の形成方法。
【請求項１６】
前記突起を形成するステップは、
酸溶液による１次ウェットエッチングを用いて、数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成するステップと、
酸溶液による２次ウェットエッチングを用いて、前記防眩層の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成するステップと、を含む請求項１に記載の突起の形成方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のうちのいずれか１項に記載の突起の形成方法によってナノ突起が形成された母材。
【請求項１８】
表面に複数の突起が形成された母材であって、
前記突起がウェットエッチングによって形成され、
前記ウェットエッチングは、エッチングの前にマスクなどの選択的エッチング抵抗手段の形成プロセスなしに行われ、
前記マスクなどの選択的エッチング抵抗手段を形成しないことによって、前記突起の形成された状態が、突起相互間の位置及び突起の大きさや形状においていかなる規則性も有さないことを特徴とする母材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
母材（ガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルム基板）にナノ突起を形成する方法に係り、選択的エッチング抵抗手段としてのマスク（ｍａｓｋ）を用いることなく、ウェットエッチング工程によって母材の表面に数ｎｍ〜数十ｎｍ又は数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を形成するマスクレスウェットナノパターニング方法及び該方法によって形成されたナノ突起表面を有する母材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程におけるエッチング工程は、ウェットエッチングとドライエッチングとに大別できる。ウェットエッチングは、一般に、腐食溶解させる性質を有するエッチング溶液と、エッチングの対象となる母材との化学反応によって行われる。ウェットエッチングは、垂直、水平方向へのエッチング速度が同じである等方性エッチングである。ドライエッチングは、ガスプラズマや活性化されたガスによる反応を用いたエッチング工程である。ドライエッチングは、垂直、水平方向へのエッチング速度が異なる異方性エッチングである。
【０００３】
従来の表面処理に際して、数〜数十ｎｍの幅を有するパターンを形成するためには、上述したドライエッチングを用いることを余儀なくされていた。しかしながら、ドライエッチングは、ウェットエッチングに比べて高コストであり、工程管理が行い難く、量産が容易でもない。なお、ドライエッチングは、工程の特性からみて、曲線ガラス及び大面積ガラスに適用し難い。
【０００４】
従来のウェットエッチングは、ドライエッチングに比べて工程管理が容易であり、量産に有利であるが、ウェットエッチングによって形成されたパターンは、平均３μｍ以上の幅を有する。
【０００５】
近年、スマートフォンなどのモバイル機器をはじめとする各種のディスプレイ分野において、光学ガラス及び光学フィルムの反射防止処理の重要性が高まりつつある中で、反射防止を実現するためのナノパターニング技術が注目を集めているが、技術が面倒な高コストのナノマスクを必要とし、且つ、曲面や大面積の処理が困難であることから、未だ実用レベルに至っていない。
【０００６】
これらの問題を解消するための方法として、マスクが不要であり、ドライエッチングではないウェットエッチング工程を用いて、数ｎｍ〜数μｍの幅を有するパターンを実現することのできる技術が求められてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
提案された発明が解決しようとする一つの課題は、ウェットエッチング工程を用いて、数ｎｍ〜数十ｎｍ又は数十ｎｍ〜数μｍの幅を有するナノ突起を形成することである。
【０００８】
提案された発明が解決しようとする他の課題は、ウェットエッチング工程を用いて、防眩を行うガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することである。
【０００９】
提案された発明が解決しようとする更に他の課題は、ウェットエッチング工程を用いて、反射を防止するガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することである。
【００１０】
提案された発明が解決しようとする更に他の課題は、ウェットエッチング工程を用いて、防眩及び反射防止を同時に行うガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る突起の形成方法は、ウェットエッチングでガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルム基板の上に突起を形成するステップを含む。
【００１２】
一態様において、前記突起を形成するステップは、酸溶液を用いたウェットエッチングで数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成するステップを含む。
【００１３】
このとき、前記酸溶液は、フッ素系の酸及び硝酸を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記酸溶液は、フッ化水素及び硝酸を含むが、フッ化アンモニウム、リン酸、塩酸のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする。
【００１５】
前記酸溶液中のフッ化水素の含量は、１０重量％以下であることを特徴とする。
【００１６】
前記酸溶液中の硝酸の含量は、１０重量％以上２５重量％以下であることを特徴とする。
【００１７】
前記酸溶液にフッ化アンモニウムが含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする。
【００１８】
前記酸溶液にリン酸が含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする。
【００１９】
前記酸溶液に塩酸が含まれる場合、その含量は、１０重量％以下であることを特徴とする。
【００２０】
更に、前記酸溶液は、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸及び水を含むが、前記酸溶液１００重量％への各成分の含量は、前記フッ化水素は１０重量％以下、前記フッ化アンモニウムは５重量％以下、前記硝酸は１０重量％以上２５重量％以下、前記リン酸は５重量％以下、前記塩酸は１０重量％以下であり、且つ、残余が前記水であることを特徴とする。
【００２１】
他の態様において、前記突起を形成するステップは、酸溶液を用いたウェットエッチングで数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成するステップを含む。
このとき、前記酸溶液は、フッ素系の酸を含むことを特徴とする。
【００２２】
更にまた、前記酸溶液は、フッ化水素を含むが、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする。
【００２３】
前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であることを特徴とする。
【００２４】
前記酸溶液にフッ化アンモニウムが含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする。
【００２５】
前記酸溶液に硝酸が含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする。
【００２６】
前記酸溶液にリン酸が含まれる場合、その含量は、５重量％以下であることを特徴とする。
【００２７】
前記酸溶液に塩酸が含まれる場合、その含量は、１０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とする。
【００２８】
更にまた、前記酸溶液は、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸及び水を含むが、前記酸溶液１００重量％への各成分の含量は、前記フッ化水素は１０重量％以下、前記フッ化アンモニウムは５重量％以下、前記硝酸は５重量％以下、前記リン酸は５重量％以下、前記塩酸は１０重量％以上４０重量％以下であり、且つ、残余が水であることを特徴とする。
【００２９】
更に他の態様において、前記突起を形成するステップは、酸溶液を用いた１次ウェットエッチングで数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成するステップと、酸溶液を用いた２次ウェットエッチングで前記防眩層の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成するステップと、を含む。
【００３０】
一方で、前記方法によって形成された本発明に係るナノ突起表面を有する母材は、表面に複数の突起が形成された母材であって、前記突起がウェットエッチングによって形成され、前記ウェットエッチングは、エッチングの前にマスクなどの選択的エッチング抵抗手段の形成プロセスなしに行われ、前記マスクなどの選択的エッチング抵抗手段を形成しないことによって、前記突起の形成された状態が、突起相互間の位置及び突起の大きさや形状においていかなる規則性も有さないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
提案された発明は、ウェットエッチング工程を用いて、数ｎｍ〜数十ｎｍ又は数十ｎｍ〜数μｍの幅を有するナノ突起を形成することができる。
【００３２】
提案された発明は、ウェットエッチング工程を用いて、防眩を行うガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することができる。
【００３３】
提案された発明は、ウェットエッチング工程を用いて、反射を防止するガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することができる。
【００３４】
提案された発明は、ウェットエッチング工程を用いて、防眩及び反射防止を同時に行うガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルムを生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、一実施の形態に係る突起の形成方法を全体的な流れを示す。
【図２】図２は、一実施の形態に係る防眩層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【図３】図３は、一実施の形態に係る防眩層が形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。
【図４】図４は、図３の拡大された走査電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、一実施の形態に係る反射防止層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【図６】図６は、一実施の形態に係る反射防止層が形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。
【図７】図７は、図６の拡大された走査電子顕微鏡写真である。
【図８】図８は、一実施の形態に係る防眩層及び反射防止層が一緒に形成されたガラス基板の断面図を示す。
【図９】図９は、一実施の形態に係る防眩層及び反射防止層が一緒に形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。
【図１０】図１０は、本発明ではなく、従来の方法によってガラス基板に形成された数μｍ〜数百μｍの大きさの突起と溝に更に反射防止層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【図１１】図１１は、数μｍ〜数百μｍの大きさの防眩突起の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさの反射防止突起が更に形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１２は、本発明に係る突起の形成方法によって反射防止層が形成されたガラス又はポリマーフィルムを含むスマートフォンの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
上述した、且つ、更なる態様は、添付図面を参照して説明する実施の形態によって具体化される。各実施の形態の構成要素は、別の断りのない限り、且つ、相互間に矛盾がない限り、実施の形態内において種々の組み合わせが可能であるものと理解される。ひいては、提案された発明は、多種多様な異なる形態に実現可能であり、ここで説明する実施の形態に何等限定されない。
【００３７】
図中、提案された発明を明確に説明するために、説明とは無関係な部分は省略し、明細書の全体にわたって、類似の部分に対しては、類似の図面符号を付した。また、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素を更に備え得るということを意味する。例えば、以下の説明においては、ガラス基板を対象としているが、ガラス特性を有するポリマーフィルムを含むということは、上述した通りである。
【００３８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る突起の形成方法の全体的な流れを示す。
一実施の形態において、突起の形成方法は、ガラス基板を洗浄するステップ（Ｓ６１０）と、ウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）及びガラス基板を中和するステップ（Ｓ６３０）を含む。
【００３９】
一実施の形態において、ガラス基板を洗浄するステップ（Ｓ６１０）は、ガラス基板に存在する有機物を除去して、後続工程であるウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）において、酸溶液による酸処理が基板の全体にわたって均一に行われるようにする。ガラス基板の洗浄には、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）又はエタノールを用いる。ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）又はエタノールでガラス基板を洗浄した後には、水で洗浄する。洗浄方式としては、超音波を用いたり、ブラッシュを用いたりして、ガラス基板を洗浄する方式が採用可能である。
【００４０】
一実施の形態に係るウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）は、酸溶液中にガラス基板を浸漬するディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）又はガラス基板に酸溶液を噴射するスプレイ（ｓｐｒａｙ）方式などによって行われる。突起を形成するステップ（Ｓ６２０）においては、マスクなしに酸溶液によるウェットエッチングを用いて、ガラス又はガラス特性を有するポリマーフィルム基板の上にナノ突起を形成する。ウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）についての詳細な説明は、後述する。
【００４１】
一実施の形態において、ガラス基板を中和するステップ（Ｓ６３０）においては、ウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）を経た、ｐｈが低くなったガラス基板の表面のｐｈを中性に維持する。例えば、水が入れられた水槽にウェットエッチングを用いて、ガラス基板の上に突起を形成するステップ（Ｓ６２０）を経た、ｐｈが低くなったガラス基板を浸漬して酸を中和する。
【００４２】
図２は、一実施の形態に係る防眩層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【００４３】
一実施の形態において、前記突起を形成するステップは、酸溶液によるウェットエッチングを用いて、数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起を有する防眩層を形成するステップを含む。突起は、図２に示すように、凹面及び凸面を有する。上述した幅ｗ１は、凸面の幅である。酸溶液によるウェットエッチングによって、数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起は、数十ｎｍ〜数μｍの高さｈ１を有する。ガラス基板の表面に数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起があれば、ガラス基板に照射された光は数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起によって散乱され、これにより、ガラス基板の反射率は低くなるので、眩しさが低減される。
【００４４】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ素系の酸及び硝酸を含む。フッ素系の酸は、例えば、フッ化水素（ＨＦ）及びフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などを含む。フッ素系の酸及び硝酸を含む酸溶液よるウェットエッチングを用いて、数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起をガラス基板の上に形成してもよい。
【００４５】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ化水素（ＨＦ）及び硝酸（ＨＮＯ３）を含むが、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、塩酸（ＨＣｌ）、水（Ｈ２Ｏ）のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする。
【００４６】
一実施の形態において、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であることを特徴とする。
【００４７】
以下の化学反応式は、本発明から得られるナノ突起が形成されるプロセスの一例を理論的に類推してみたものであるが、たとえ、その化学反応過程が一部異なるとしても、ナノ突起が形成される結果及びそれから効果には全く変わりがない。
【００４８】
［数１］
ＳｉＯ２＋６ＨＦ→Ｈ２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ
【００４９】
一般式１に示すように、二酸化ケイ素は、フッ化水素と反応してガラス基板の表面にエッチングが起こり、その結果、ガラス基板の上には、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起が形成される。
【００５０】
一実施の形態において、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上２５重量％以下であることを特徴とする。酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上２５重量％以下である硝酸は、酸化アルミニウムと反応して、上述したプロセスによって形成された数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有するガラス基板に数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を形成する。
【００５１】
［数２］
６ＨＮＯ３＋Ａｌ２Ｏ３→２Ａｌ（ＮＯ３）３＋３Ｈ２Ｏ
【００５２】
一般式２に従い、硝酸は、上述した一般式１によるエッチングに従って生成された隙間に流れ込んで酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応する。この反応に従いフッ化水素によって形成された突起よりも更に大きな数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起がガラス基板に形成される。酸溶液１００重量％に対して１０重量％以上２５重量％以下の範囲において硝酸の重量比が高くなればなるほど、ガラス基板の上に更に大きな高さ及び更に大きな幅を有する突起を形成することができる。
【００５３】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ化アンモニウムを含むが、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であることを特徴とする。
【００５４】
［数３］
ＮＨ４Ｆ<->ＮＨ３＋ＨＦ
【００５５】
たとえ、上述した一般式１に従いフッ化水素が減るとしても、一般式３に従いフッ化水素は生成される。これにより、酸溶液におけるフッ化水素の重量比が一定に維持される。フッ化水素の重量比が一定に維持されることにより、安定的なウェットエッチング工程が行われ得る。
【００５６】
一実施の形態において、前記酸溶液は、リン酸を含むが、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して０重量％超えであり、５重量％以下であることを特徴とする。
【００５７】
［数４］
２Ｈ３ＰＯ４＋Ａｌ２Ｏ３→２Ａｌ（ＰＯ４）＋３Ｈ２Ｏ
【００５８】
一般式４に従い、リン酸は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応して粗い表面を有する突起の表面を滑らかにする。リン酸は、硝酸に比べて粘性が高いので、硝酸の化学反応に従って形成された突起の表面を滑らかにすることができる。
【００５９】
一実施の形態において、前記酸溶液は、塩酸を含むが、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であることを特徴とする。
【００６０】
［数５］
ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ→ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ
【００６１】
一般式５に従って、塩酸は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と反応して粗い表面を有する突起の表面を滑らかにする。
【００６２】
一実施の形態において、前記酸溶液は、水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸を含むが、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上２５重量％以下であり、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、残余が水であることを特徴とする。
【００６３】
上述した重量％の水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸が含まれている酸溶液によるウェットエッチング工程によって、ガラス基板には、数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起が形成される。水は、酸溶液を希釈する。
【００６４】
図３は、一実施の形態に係る防眩層が形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。ガラス基板に形成された突起の幅は、数十ｎｍ〜数μｍである。図４は、図３の拡大された走査電子顕微鏡写真である。
【００６５】
図５は、一実施の形態に係る反射防止層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【００６６】
一実施の形態において、前記突起を形成するステップは、酸溶液によるウェットエッチングを用いて、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅ｗ２を有する突起を有する反射防止層を形成するステップを含む。突起は、図５に示すように、凹面及び凸面を有する。上述した幅ｗ２は、凸面の幅である。ガラス基板の表面に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅ｗ２を有する突起があれば、これらの突起によってガラス基板に照射された光の透過率が高くなり、反射率は低くなる。
【００６７】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ素系の酸を含む。フッ素系の酸は、例えば、フッ化水素（ＨＦ）及びフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）などを含む。フッ素系の酸を含む酸溶液によるウェットエッチングを用いて、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起をガラス基板の上に形成してもよい。
【００６８】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ化水素を含むが、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸のうちの少なくとも一種を更に含むことを特徴とする。
【００６９】
一実施の形態において、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であることを特徴とする。
【００７０】
［数６］
ＳｉＯ２＋６ＨＦ→Ｈ２ＳｉＦ６＋２Ｈ２Ｏ
【００７１】
一般式６に示すように、二酸化ケイ素は、フッ化水素と反応して、ガラス基板の表面にエッチングが起こり、その結果、ガラス基板の上には、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起が形成される。
【００７２】
一実施の形態において、前記酸溶液は、フッ化アンモニウムを含むが、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であることを特徴とする。
【００７３】
［数７］
ＮＨ４Ｆ<->ＮＨ３＋ＨＦ
【００７４】
たとえ上述した一般式６に従ってフッ化水素が減るとしても、一般式７に従ってフッ化水素は生成される。これにより、酸溶液におけるフッ化水素の重量比が一定に維持される。フッ化水素の重量比が一定に維持されることにより、安定的なウェットエッチング工程が行われ得る。
【００７５】
一実施の形態において、前記酸溶液は、硝酸を含むが、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であることを特徴とする。酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下の硝酸は、フッ化水素によって形成された突起の大きさを数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲に維持する役割を果たす。
【００７６】
［数８］
６ＨＮＯ３＋Ａｌ２Ｏ３→２Ａｌ（ＮＯ３）３＋３Ｈ２Ｏ
【００７７】
一般式８に従って、硝酸は、上述した一般式６によるエッチングに従って生成された隙間に流れ込んで酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応する。上述した反応に従ってガラス基板に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起が形成される。
【００７８】
酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上２５重量％以下の範囲においては、上述したように、硝酸の重量比が高くなればなるほど、ガラス基板の上に数μｍまでの大きな幅を有する突起を形成することができる。これに対し、酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下である硝酸は、ガラス基板の上に形成された突起の幅を数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲において一定に維持する。
【００７９】
一実施の形態において、前記酸溶液は、リン酸を含むが、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であることを特徴とする。
【００８０】
［数９］
２Ｈ３ＰＯ４＋Ａｌ２Ｏ３→２Ａｌ（ＰＯ４）＋３Ｈ２Ｏ
【００８１】
一般式９に従って、リン酸は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と反応して、粗い表面を有する突起の表面を滑らかにする。リン酸は、硝酸に比べて粘性が高いので、硝酸の化学反応に従って形成された突起の表面を滑らかにすることができる。
【００８２】
一実施の形態において、前記酸溶液は、塩酸を含むが、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とする。
【００８３】
［数１０］
ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ→ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ
【００８４】
一般式１０に従って、塩酸は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と反応して、粗い表面を有する突起の表面を滑らかにする。
【００８５】
一実施の形態において、前記酸溶液は、水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸を含むが、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上４０重量％以下であり、残余が水であることを特徴とする。
【００８６】
上述した重量％の水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸が含まれている酸溶液によるウェットエッチング工程によって、ガラス基板には、数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起が形成される。水は、酸溶液を希釈する。
【００８７】
図６は、一実施の形態に係る反射防止層が形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。ガラス基板に形成された突起の幅は、数ｎｍ〜数十ｎｍであり、図７は、図６の拡大された走査電子顕微鏡写真である。
【００８８】
図８は、一実施の形態に係る防眩層及び反射防止層が一緒に形成されたガラス基板の断面図を示す。
【００８９】
一実施の形態において、前記突起を形成するステップは、酸溶液による１次ウェットエッチングを用いて、数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成するステップと、酸溶液による２次ウェットエッチングを用いて、前記防眩層の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成するステップと、を含む。
【００９０】
防眩・反射防止層を形成するステップにおいては、まず、酸溶液による１次ウェットエッチングを用いて、数十ｎｍ〜数μｍの幅を有する突起を有する防眩層を形成する。
【００９１】
上述した酸溶液は、水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸を含むが、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上２５重量％以下であり、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、残余が水であることを特徴とする。
【００９２】
防眩・反射防止層を形成するステップにおいては、防眩層を形成するステップの後に、酸溶液による２次ウェットエッチングを用いて、前記防眩層の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成する。
【００９３】
上述した酸溶液は、水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸を含むが、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上４０重量％以下であり、残余が水であることを特徴とする。
【００９４】
数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起が形成されることにより、ガラス基板の光に対する透過率及び反射率が低くなる。次いで、数十ｎｍ〜数μｍの幅ｗ１を有する突起の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅ｗ２を有する突起が更に形成されることにより、透過率は相対的に高くなり、反射率は更に低くなる。これにより、防眩・反射防止を行うガラス基板が作製される。
【００９５】
図９は、一実施の形態に係る防眩層及び反射防止層が一緒に形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。図９の下にある写真は、図９の上に示す写真の四角形領域を更に拡大した写真である。
【００９６】
図１０は、本発明ではなく、従来の方法によってガラス基板に形成された数μｍ〜数百μｍの大きさの突起と溝に更に反射防止層が形成されたガラス基板の断面図を示す。
【００９７】
一実施の形態において、本発明ではなく、従来の方法によってガラス基板に形成された数μｍ〜数百μｍの大きさの突起を有する防眩層の上に酸溶液によるウェットエッチングを用いて、更に数ｎｍ〜数十ｎｍの幅を有する突起を有する反射防止層を形成するステップを更に含んでいてもよい。図１１は、従来の方法によって形成された数μｍ〜数百μｍの大きさを有する突起を有する防眩層の上に数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさの反射防止層が更に形成されたガラス基板の走査電子顕微鏡写真である。
【００９８】
上述した酸溶液は、水、フッ化水素、フッ化アンモニウム、リン酸、硝酸、塩酸を含むが、前記フッ化水素の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え１０重量％以下であり、前記フッ化アンモニウムの含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記硝酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記リン酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、０重量％超え５重量％以下であり、前記塩酸の含量は、前記酸溶液１００重量％に対して、１０重量％以上４０重量％以下であり、残余が水であることを特徴とする。
【００９９】
図１１の下にある写真は、上の四角形部分を拡大して反射防止層を観察した走査電子顕微鏡写真である。
【０１００】
図６、図９及び図１１の走査電子顕微鏡写真から、本発明のナノ突起表面の形成方法によって形成された母材の表面は、表面の突起がウェットエッチングによって形成され、前記ウェットエッチングは、エッチングの前にマスクなどの選択的エッチング抵抗手段を形成しないことによって、前記突起の形成された状態が突起相互間の位置及び突起の大きさや形状においていかなる規則性も有さないということを確認することができる。
【０１０１】
上記のような表面突起の非規則性は、マスクレスウェットエッチングによって得られる固有の特徴であるといえる。
【０１０２】
図１２は、本発明に係る突起の形成方法によって反射防止層が形成されたガラス又はポリマーフィルムを含むスマートフォンの写真である。
【０１０３】
図１２を参照すると、真ん中の点線を基準として、スマートフォンが含むガラスの左側には、本発明に係る突起の形成方法によって反射防止層が形成されている。スマートフォンが含むガラスの右側には、本発明に係る突起の形成方法によって反射防止層が形成されていない。右側に比べて、左側のガラスに形成された指紋の方が濃くないということを確認することができる。
【０１０４】
このように、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明がその技術的な思想や必須的な特徴を変更することなく、他の具体的な実施形態として実施可能であるということを認知することができる筈である。よって、上述した実施の形態は単なる例示的なものに過ぎず、その範囲を制限しておいた限定的なものではないものと理解すべきである。また、図示の手順図は、本発明を実施するに当たって最も好適な結果を達成するために例示的に示す順次的な手順を示すものに過ぎず、他の更なるステップが提供されてもよく、一部のステップが削除されてもよいということはいうまでもない。
【０１０５】
本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって開示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその等価概念から導き出されるあらゆる変更又は変形された形態が本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１０６】
１００：ガラス基板
【図１】
2019526520.tif 000003
【図２】
2019526520.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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